化工原理課堂測(cè)試

1.對(duì)某懸浮液進(jìn)行恒壓過濾。已知過濾時(shí)間為300s時(shí)，所得濾液體積為0.75m3，且過濾面積為1m2，恒壓過濾常數(shù)K=510-3m2/s。若要再得濾液體積0.75m3，則又需過濾時(shí)間為多少s。2.某化工廠用泵將敞口堿液池中的堿液（密度為1000kg/m3）輸送至吸收塔頂，經(jīng)噴嘴噴出，如附圖所示。泵的入口管為φ108×4mm的鋼管，管中的流速為1.2m/s，出口管為φ76×3mm的鋼管。貯液池中堿液的深度為1.5m，池底至塔頂噴嘴入口處的垂直距離為20m。堿液流經(jīng)所有管路的能量損失為30.8J/kg（不包括噴嘴），在噴嘴入口處的壓力為29.4kPa（表壓）。設(shè)泵的效率為60%，試求泵所需的功率。解：由得

所以

解：如圖所示，取堿液池中液面為1-1′截面，塔頂噴嘴入口處為2-2′截面，并且以1-1′截面為基準(zhǔn)水平面。在1-1′和2-2′截面間列柏努利方程

其中：z1=0；p1=0（表壓）；

u1≈0

z2=20-1.5=18.5m；p2=29.4×103Pa（表壓）已知泵入口管的尺寸及堿液流速，可根據(jù)連續(xù)性方程計(jì)算泵出口管中堿液的流速：ρ=1100kg/m3，ΣWf=30.8J/kg將以上各值代入，可求得輸送堿液所需的外加能量堿液的質(zhì)量流量泵的有效功率泵的效率為60%，則泵的軸功率1.在并流換熱器中,用水冷卻油。水的進(jìn)、出口溫度分別為15℃和40℃,油的進(jìn)、出口溫度分別為150℃和100℃。現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80℃,設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變,若原換熱器的管長(zhǎng)為1m,求將此換熱器的管長(zhǎng)增加多少米才能滿足要求。換熱器的熱損失可忽略。傳熱部分課堂測(cè)試2.一單程列管式換熱器,由直徑為Φ25×2.5mm的鋼管束組成。苯在換熱器的管內(nèi)流動(dòng),流量為1.25kg/s，由80℃冷卻到30℃，冷卻水在管間和苯呈逆流流動(dòng),進(jìn)口水溫為20℃,出口不超過50℃。已知水側(cè)和苯側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)分別為1.70和0.85kW／(ｍ2·℃)，污垢熱阻和換熱器的熱損失可忽略，求換熱器的傳熱面積。苯的平均比熱為1.9kJ/(kg·℃),管壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m·℃)。解：原平均溫度差Δt1=150-15=135℃,Δt2=100-40=60℃

Δtm=（135-60）/ln（135/60）=92.5℃

由熱量衡算Q=WhCph（T1-T2）=WcCpc（t2-t1）

WhCph/WcCpc=（t2-t1）/（T1-T2）=（40-15）/（150-100）=0.5

當(dāng)油的溫度降至80℃時(shí),由熱量衡算得

Q=WhCph（150-80）=WcCpc（t2'-15）或WhCph/WcCpc=（t2'-15）/（150-80）=0.5解得t2'=50℃

新的平均溫度差，Δt1=150-15=135℃,Δt2=80-50=30℃，

Δtm'=（135-30）/ln（135/30）=69.8℃

由傳熱速率方程可分別得原換熱器WhCph（150-100）=KSΔtm=KnπdL（92.5）新?lián)Q熱器WhCph（150-80）=KS'Δtm=KnπdL'（69.8）∴L'=（70/50）×（92.5/69.8）×1=1.855mΔL=1.855–1=0.855m解：由總傳熱速率方程式

Q=KOSOΔtm

式中

Q=WhCph（T1–T2）=1.25×1.9×103×（80-30）=118.8kW

kW／(ｍ2·℃)

℃

m21.用一精餾塔分離二元液體混合物，進(jìn)料量100kmol/h，易揮發(fā)組分xF=0.5，泡點(diǎn)進(jìn)料，得塔頂產(chǎn)品xD=0.9，塔底釜液xW=0.05（皆摩爾分率），操作回流比R=1.61，該物系平均相對(duì)揮發(fā)度α=2.25，塔頂為全凝器，求：①塔頂和塔底的產(chǎn)品量（kmol/h）；②第一塊塔板下降的液體組成x1為多少；③寫出提餾段操作線數(shù)值方程；④最小回流比。2.在一常壓精餾塔內(nèi)分離苯和甲苯混合物，塔頂為全凝器，塔釜間接蒸汽加熱，平均相對(duì)揮發(fā)度為2.47，飽和蒸汽進(jìn)料。已知進(jìn)料量為150kmol/h，進(jìn)料組成為0.4（摩爾分率），回流比為4，塔頂餾出液中苯的回收率為0.97，塔釜采出液中甲苯的回收率為0.95。試求：（1）塔頂餾出液及塔釜采出液組成；（2）精餾段操作線方程；（3）提餾段操作線方程；（4）回流比與最小回流比的比值；解：（1）塔頂和塔底的產(chǎn)品量（kmol/h）；

F=D+W=100

（1）

上述兩式聯(lián)立求解得

W=47.06kmol/hD=52.94kmol/h（2）因塔頂為全凝器，

（3）寫出提餾段操作線數(shù)值方程；

（4）最小回流比。泡點(diǎn)進(jìn)料，q=1,

解：（1）塔頂餾出液及塔釜采出液組成；

F=D+W+150求解得：

W=87.3kmol/h，

D=62.7kmol/h

xW=0.0206，

xD